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如图所示,粒子源S可以不断产生质量为m、电荷量为+q的粒子(重力不计).粒子从O...

manfen5.com 满分网如图所示,粒子源S可以不断产生质量为m、电荷量为+q的粒子(重力不计).粒子从O1孔飘进一个水平方向的加速电场(初速不计),再经过小孔O2进入相互正交的匀强电场和匀强磁场区域,电场强度大小为E,磁感应强度大小为B1,方向如图.虚线PQ、MN之间存在着水平向右的匀强磁场,磁场范围足够大,磁感应强度大小为B2.一块折成直角的硬质塑料片abc(不带电,宽度和厚度都很小可忽略)放置在PQ、MN之间,截面图如图,a、c两点分别位于PQ、MN上,ab=bc=L,a=45°.粒子能沿图中虚线O2O3的延长线进入PQ、MN之间的区域.
(1)求加速电压U1
(2)假设粒子与硬质塑料片相碰后,速度大小不变,方向遵循光的反射定律,那么粒子与塑料片第一次相碰后到第二次相碰前做什么运动?
(3)粒子在PQ、MN之间的区域中运动的总时间t和总路程s.
(1)粒子经过复合场时,电场力向下,洛伦兹力向上,都与速度垂直,故合力为零,根据平衡条件列式求解速度; (2)粒子与磁场第一次碰撞后,速度向上,洛伦兹力提供向心力,在与ac边垂直的平面内做匀速圆周运动,经过一圈后,与ab边内侧碰撞,碰撞后水平向右运动,与bc边二次碰撞后,在与ac边垂直的平面内做再次匀速圆周运动,又经过一圈后,与b边外侧碰撞,水平向右离开磁场. (3)先分析出运动轨迹,再分匀速直线运动和匀速圆周运动讨论,对于匀速圆周运动,先计算半径和周期,再根据轨迹计算. 【解析】 (1)粒子在正交场中做匀速运动,Eq=qvB1, 则 由动能定理得  qU1=    得  U1=    即加速电压为. (2)粒子碰到ab后以大小为v的速度垂直磁场方向运动,在洛仑兹作用下在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动,转过一周后达到ab的下部.    (3)由qvB2=m       得 R== 由T=  得  T= 粒子在磁场中共碰板2次,做圆周运动的时间为 t1=2T= 做圆周运动的路程为 s1=2•2πR= 在水平方向上运动的路程  s2=, 经历的时间为t2== 则粒子在PQ、MN之间的区域中运动的总时间t=t1+t2=+ 总路程s=s1+s2=+ 即粒子在PQ、MN之间的区域中运动的总时间为+,总路程为+.
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考点分析:
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(2)开普勒定律不仅适用于太阳系,它对一切具有中心天体的引力系统(如地月系统)都成立.经测定月地距离为3.84×108m,月球绕地球运动的周期为2.36×106S,试计算地球的质量M.(G=6.67×10-11Nm2/kg2,结果保留一位有效数字)
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(2)2s末剪断轻绳,求物块A在水平地面上滑行的总位移.
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A.待测的干电池(电动势约为1.5V,内电阻约为2Ω)
B.电压表V1(0~2V,内阻RV1=4000Ω)
C.电压表V2(0~2V,内阻RV2约为3500Ω)
D.电流表A(0~3A,内阻0.1Ω)
E.电阻箱R1(0~9999Ω)
F.滑动变阻器R2(0~200Ω,lA)
G.电键和导线若干
该小组根据以上实验器材设计了如图所示的电路来测量电源的电动势和内阻.
(1)实验步骤:
a.闭合电键S1和S2,记下V1的读数U1
b.闭合电键S1,断开S2,记下V1的读数U'1和V2的读数U2
请你根据步骤记录的物理量和已知的物理量写出该干电池的电动势和内阻的表达式:E=______.  r=______
(2)在现有器材的条件下,请你选择合适的实验器材,并设计出另一种测量干电池电动势和内阻的方案,在右边实线方框1中画出实验电路图.
(3)如果要求用图象法处理你设计的实验的数据,并能根据图象较直观地求出电动势和内阻,则较适合的函数表达式是______
请你在虚方框2中画出此表达式对应的大致图象.
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(1)在“长度的测量”实验中,调整游标卡尺两侧脚间距离,主尺和游标的位置如图所示,此时卡尺两脚间狭缝宽度为______mm;
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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